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JP7147976B2 - Vacuum pump and magnetic bearing integrated motor - Google Patents
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Description

本発明は、真空ポンプおよび磁気軸受一体型モータに関する。 The present invention relates to a vacuum pump and magnetic bearing integrated motor.

従来、真空ポンプおよび磁気軸受一体型モータが知られている。このような真空ポンプは、たとえば、特許第3854998号公報に開示されている。 Conventionally, vacuum pumps and magnetic bearing integrated motors are known. Such a vacuum pump is disclosed, for example, in Japanese Patent No. 3854998.

上記特許第3854998号公報には、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプに用いられるベアリングレスモータが開示されている。上記特許第3854998号公報に開示されているベアリングレスモータは、回転子と、固定子と、永久磁石とを備える。上記特許第3854998号公報に開示されているベアリングレスモータは、磁極の極性の向きが回転子の半径方向に向かって互いに逆向きになるように永久磁石が配置されている。また、上記特許第3854998号公報に開示されているベアリングレスモータは、固定子に設けられた支持巻線に流れる電流により生じる支持磁束が、永久磁石の間に配置される突極を貫くように構成されている。このように構成することにより、固定子は、非接触で回転子を磁気支持するための支持力を生成している。 The above Japanese Patent No. 3854998 discloses a bearingless motor used in a vacuum pump such as a turbomolecular pump. The bearingless motor disclosed in Japanese Patent No. 3854998 includes a rotor, a stator, and permanent magnets. In the bearingless motor disclosed in Japanese Patent No. 3854998, the permanent magnets are arranged such that the polarities of the magnetic poles are opposite to each other in the radial direction of the rotor. In addition, the bearingless motor disclosed in Japanese Patent No. 3854998 is designed such that the supporting magnetic flux generated by the current flowing in the supporting windings provided in the stator penetrates the salient poles arranged between the permanent magnets. It is configured. With this configuration, the stator generates a supporting force for magnetically supporting the rotor without contact.

また、上記特許第3854998号公報に開示されているベアリングレスモータは、回転子が回転することにより生じる遠心力によって、永久磁石が飛散することを防ぐために、永久磁石の外周に、固定部材が設けられている。上記特許第3854998号公報には開示されていないが、永久磁石の飛散を防止するための固定部材は、回転子の組み立て時に印加される圧力によって破損しないために、たとえば、ステンレス鋼材によって構成されていると考えられる。 In addition, the bearingless motor disclosed in Japanese Patent No. 3854998 has a fixing member provided on the outer periphery of the permanent magnet in order to prevent the permanent magnet from scattering due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotor. It is Although not disclosed in Japanese Patent No. 3854998, the fixed member for preventing scattering of the permanent magnets is made of, for example, stainless steel so as not to be damaged by the pressure applied during assembly of the rotor. It is thought that there are

特許第3854998号公報Japanese Patent No. 3854998

しかしながら、たとえば、永久磁石の飛散を防止するための円環形状を有する固定部材がステンレス鋼材によって構成されている場合、磁気支持するための支持力を生成するための磁束によって、固定部材において渦電流が生じる。固定部材において渦電流が生じた場合、消費電力が過大になり、モータを駆動するための電力および磁気支持するための支持力を生成するための電力が損失するという不都合がある。そのため、固定部材を樹脂などの非導電性の材料によって構成することにより、固定部材に渦電流が生じることを抑制することが考えられる。しかし、固定部材を樹脂などによって構成した場合、回転子の組み立て時の圧力によって破損する可能性があるという問題点がある。 However, for example, when the fixed member having an annular shape for preventing scattering of the permanent magnet is made of stainless steel, the magnetic flux for generating the supporting force for the magnetic support causes eddy currents in the fixed member. occurs. If an eddy current occurs in the fixed member, power consumption becomes excessively large, resulting in a loss of power for driving the motor and power for generating a supporting force for magnetically supporting the motor. Therefore, it is conceivable to suppress the occurrence of eddy current in the fixing member by forming the fixing member from a non-conductive material such as resin. However, if the fixing member is made of resin or the like, there is a problem that the fixing member may be damaged by the pressure during assembly of the rotor.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、組み立て時において固定部材が破損することを抑制することが可能であるとともに、固定部材に渦電流が生じることによる損失を低減することが可能な真空ポンプおよび磁気軸受一体型モータを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems described above, and an object of the present invention is to prevent the fixing member from being damaged during assembly, and to prevent the fixing member from being damaged. An object of the present invention is to provide a vacuum pump and magnetic bearing integrated motor capable of reducing loss due to eddy currents.

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における真空ポンプは、軸方向を有する回転軸を含むロータと、回転軸に設けられた回転翼と、ロータを回転駆動する回転力、および、ロータを磁気により支持する軸受力を付与するコイルを含む磁気軸受一体型ステータと、を備え、ロータは、一対のスペーサー部材と、回転軸の外周に設けられ、組み立て時に軸方向に印加される圧力を、一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、支持部材の外周を取り囲むように設けられた永久磁石と、永久磁石の外周において、一対のスペーサー部材と軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、支持部材の回転軸の軸方向における機械的強度は、保護リングの軸方向における機械的強度よりも大きい。なお、非導電性の保護リングは、絶縁体または半導体を含む。また、軸方向における機械的強度とは、軸方向の圧縮荷重に対する強度(剛性)のことである。 In order to achieve the above object, a vacuum pump according to a first aspect of the present invention includes a rotor including a rotating shaft having an axial direction, rotor blades provided on the rotating shaft, a rotational force that rotationally drives the rotor, and and a magnetic bearing integrated stator including coils for applying a bearing force to magnetically support the rotor, the rotor being provided on the outer periphery of the pair of spacer members and the rotating shaft, which is applied in the axial direction during assembly. A support member for receiving pressure via a pair of spacer members; a permanent magnet provided so as to surround the outer periphery of the support member; a non-conductive protective ring having a closed toroidal shape, wherein the mechanical strength in the axial direction of the rotating shaft of the supporting member is greater than the mechanical strength in the axial direction of the protective ring. It should be noted that the non-conductive protective ring includes an insulator or a semiconductor. Further, the mechanical strength in the axial direction is strength (rigidity) against compressive load in the axial direction.

この発明の第2の局面における磁気軸受一体型モータは、軸方向を有する回転軸を含むロータと、ロータを回転駆動する回転力、および、ロータを磁気により支持する軸受力を付与するコイルを含む磁気軸受一体型ステータと、を備え、ロータは、一対のスペーサー部材と、回転軸の外周に設けられ、組み立て時に軸方向に印加される圧力を、一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、支持部材の外周を取り囲むように設けられた永久磁石と、永久磁石の外周において、一対のスペーサー部材と軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、支持部材の回転軸の軸方向における機械的強度は、保護リングの軸方向における機械的強度よりも大きい。 A magnetic bearing-integrated motor according to a second aspect of the present invention includes a rotor including a rotating shaft having an axial direction, and a coil that imparts a rotational force that rotationally drives the rotor and a bearing force that magnetically supports the rotor. a stator integrated with a magnetic bearing, wherein the rotor includes a pair of spacer members and a support member provided on the outer periphery of the rotating shaft for receiving pressure applied in the axial direction during assembly via the pair of spacer members. a permanent magnet provided so as to surround the outer periphery of the support member; and a non-conductive protective ring having an annular shape provided axially without contact with the pair of spacer members on the outer periphery of the permanent magnet; and the mechanical strength of the supporting member in the axial direction of the rotating shaft is greater than the mechanical strength of the protective ring in the axial direction.

本発明の第1の局面では、上記のように、一対のスペーサー部材と、組み立て時に軸方向に印加される圧力を、一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、支持部材の外周に設けられた永久磁石と、永久磁石の外周に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、支持部材の回転軸の軸方向における機械的強度は、保護リングの軸方向における機械的強度よりも大きい。上記支持部材を備えることにより、組み立て時において保護リングが破損することを抑制することができる。また、上記非導電性の保護リングを備えることにより、保護リングに渦電流が生じることによる損失を低減することができる。これらにより、組み立て時において保護リングが破損することを抑制することが可能であるとともに、保護リングに渦電流が生じることによる損失を低減することができる。 In the first aspect of the present invention, as described above, a pair of spacer members, a support member for receiving pressure applied in the axial direction during assembly through the pair of spacer members, and and a non-conductive protection ring having an annular shape provided on the outer periphery of the permanent magnet, wherein the mechanical strength in the axial direction of the rotating shaft of the support member is greater than the axial direction of the protection ring greater than the mechanical strength in By providing the support member, it is possible to prevent the protective ring from being damaged during assembly. Moreover, by providing the non-conductive protective ring, it is possible to reduce loss due to eddy currents occurring in the protective ring. As a result, it is possible to suppress damage to the protective ring during assembly, and to reduce loss due to eddy currents occurring in the protective ring.

また、本発明の第2の局面では、上記のように構成することにより、第1の局面における真空ポンプと同様に、組み立て時において保護リングが破損することを抑制することが可能であるとともに、保護リングに渦電流が生じることによる損失を低減することが可能な磁気軸受一体型モータを提供することができる。 Further, in the second aspect of the present invention, by configuring as described above, it is possible to suppress damage to the protective ring during assembly, as in the case of the vacuum pump in the first aspect, and It is possible to provide a magnetic bearing integrated motor capable of reducing loss due to eddy currents occurring in the protective ring.

真空ポンプの全体構成を示した模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of a vacuum pump; FIG. 回転体、磁気軸受ユニットおよびモータユニットの配置を示した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of a rotating body, a magnetic bearing unit, and a motor unit; 真空ポンプの制御的な構成を説明するためのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining a controllable configuration of a vacuum pump; 磁気軸受ユニットおよびモータユニットを半径方向から見た模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the magnetic bearing unit and the motor unit as seen from the radial direction; モータユニットを軸方向から見た模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the motor unit viewed from the axial direction; モータロータを軸方向から見た模式的な断面図である。It is a typical sectional view which looked at the motor rotor from the axial direction. モータロータを半径方向から見た模式的な断面図である。It is a typical sectional view which looked at the motor rotor from the radial direction. 第1変形例によるモータロータを半径方向から見た模式的な断面図である。It is a typical sectional view which looked at the motor rotor by the 1st modification from the radial direction. 第2変形例によるモータロータを半径方向から見た模式的な断面図である。It is a typical sectional view which looked at the motor rotor by the 2nd modification from the radial direction. 第3変形例によるモータロータを半径方向から見た模式的な断面図である。It is a typical sectional view which looked at the motor rotor by the 3rd modification from the radial direction. 第4変形例によるモータロータを半径方向から見た模式的な断面図である。It is a typical sectional view which looked at the motor rotor by the 4th modification from the radial direction. 第5変形例によるモータロータを軸方向から見た模式的な断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a motor rotor according to a fifth modification as seen from the axial direction;

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1~図7を参照して、本発明の一実施形態による磁気軸受一体型モータ22の構成、および、磁気軸受一体型モータ22を備える真空ポンプ100の構成について説明する。 A configuration of a magnetic bearing integrated motor 22 according to an embodiment of the present invention and a configuration of a vacuum pump 100 including the magnetic bearing integrated motor 22 will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.

(真空ポンプの構成)
図1に示すように、真空ポンプ100は、容器内から気体を排出し、容器内を真空にする(減圧する)ためのポンプである。なお、真空とは、真空ポンプ100の周囲の大気圧より低い圧力の状態とする。
(Structure of vacuum pump)
As shown in FIG. 1, the vacuum pump 100 is a pump for discharging gas from the container and evacuating (decompressing) the container. Note that the vacuum is a state of pressure lower than the atmospheric pressure around the vacuum pump 100 .

真空ポンプ100は、少なくとも1つの吸気口1と、少なくとも1つの排気口2と、少なくとも1つのポンプ部3と、を備える。真空ポンプ100は、ポンプ部3の動作によって、吸気口1からポンプ部3の内部へ気体を吸い込み、吸い込まれた気体を排気口2から排出する。真空ポンプ100は、ポンプ部3を収容するハウジング4を備える。図1の例では、ハウジング4には、1つの吸気口1が形成され、1つのポンプ部3が収容されている。ハウジング4には、排気口2が形成された排気管2aが接続されている。排気口2は、排気管2a、ポンプ部3を介して吸気口1に連通する。 The vacuum pump 100 comprises at least one inlet 1 , at least one outlet 2 and at least one pump section 3 . The vacuum pump 100 sucks gas into the pump portion 3 through the suction port 1 and discharges the sucked gas through the exhaust port 2 by the operation of the pump portion 3 . The vacuum pump 100 comprises a housing 4 containing the pump section 3 . In the example of FIG. 1, the housing 4 is formed with one intake port 1 and accommodates one pump section 3 . An exhaust pipe 2 a having an exhaust port 2 is connected to the housing 4 . The exhaust port 2 communicates with the intake port 1 via an exhaust pipe 2 a and a pump portion 3 .

また、図1の例では、真空ポンプ100には、ポンプ部3の動作を制御するための制御ユニット5が設けられている。制御ユニット5は、ハウジング4の底部に取り付けられている。制御ユニット5は、真空ポンプ100とは別々に設けられ、有線または無線で真空ポンプ100と通信可能に接続される構成であってもよい。 In addition, in the example of FIG. 1, the vacuum pump 100 is provided with a control unit 5 for controlling the operation of the pump section 3 . A control unit 5 is attached to the bottom of the housing 4 . The control unit 5 may be provided separately from the vacuum pump 100 and may be connected to the vacuum pump 100 by wire or wirelessly so as to be communicable.

(ポンプ部)
ポンプ部3は、回転体10と回転機構20とを含んでいる。回転体10および回転機構20は、ハウジング4内に収容されている。回転体10が回転機構20により回転駆動されることにより、回転体10とハウジング4との間で気体の吸引力が発生する。
(pump section)
The pump section 3 includes a rotating body 10 and a rotating mechanism 20 . Rotating body 10 and rotating mechanism 20 are accommodated in housing 4 . A gas attraction force is generated between the rotating body 10 and the housing 4 by rotating the rotating body 10 by the rotating mechanism 20 .

図1の構成例では、ポンプ部3は、第1ポンプ構造3aと第2ポンプ構造3bとを含む。図1の例では、真空ポンプ100は、第1ポンプ構造3aと第2ポンプ構造3bとが直列接続された複合型の真空ポンプである。吸気口1からポンプ部3に取り込まれた気体は、第1ポンプ構造3a、第2ポンプ構造3bを順番に通過して、排気口2から排出される。 In the configuration example of FIG. 1, the pump section 3 includes a first pump structure 3a and a second pump structure 3b. In the example of FIG. 1, the vacuum pump 100 is a composite vacuum pump in which a first pump structure 3a and a second pump structure 3b are connected in series. The gas taken into the pump section 3 through the intake port 1 passes through the first pump structure 3 a and the second pump structure 3 b in order and is discharged from the exhaust port 2 .

回転体10は、回転軸11と、翼支持部12と、回転翼13と、を含む。回転体10は、回転軸11と、翼支持部12と、回転翼13とが一体回転するように設けられている。第1ポンプ構造3aは、回転体10の回転翼13とハウジング4の固定翼71とによりターボ分子ポンプ(turbomolecular pump)を構成する。回転体10は、翼支持部12から回転軸11の他端11b側に延びて、ハウジング4との間で第2ポンプ構造3bを構成する円筒部14を含む。回転体10には、第1ポンプ構造3aを構成する回転翼13と、第2ポンプ構造3bを構成する円筒部14とが一体で回転するように設けられている。第2ポンプ構造3bは、回転体10の後述する円筒部14と、ハウジング4のポンプステータ73とにより、分子ドラッグポンプ(molecular drag pump)を構成する。 The rotary body 10 includes a rotary shaft 11 , a blade support portion 12 and rotary blades 13 . The rotating body 10 is provided so that the rotating shaft 11, the blade supporting portion 12, and the rotating blades 13 rotate integrally. The first pump structure 3a constitutes a turbomolecular pump with the rotor blades 13 of the rotating body 10 and the fixed blades 71 of the housing 4 . The rotating body 10 includes a cylindrical portion 14 extending from the wing supporting portion 12 toward the other end 11b of the rotating shaft 11 and forming a second pump structure 3b together with the housing 4 . The rotating body 10 is provided with a rotor blade 13 forming the first pump structure 3a and a cylindrical portion 14 forming the second pump structure 3b so as to rotate integrally. The second pump structure 3b constitutes a molecular drag pump by the cylindrical portion 14 of the rotor 10, which will be described later, and the pump stator 73 of the housing 4. As shown in FIG.

以下、回転軸11の中心軸線が延びる方向を、軸方向またはスラスト方向という。回転軸11の半径方向を、単に半径方向またはラジアル方向という。各図において、軸方向をZ方向とし、Z方向のうちZ1方向を一端11a側、Z2方向を他端11b側と呼ぶ。 Hereinafter, the direction in which the central axis of the rotating shaft 11 extends will be referred to as an axial direction or a thrust direction. The radial direction of the rotating shaft 11 is simply referred to as the radial direction. In each figure, the axial direction is the Z direction, the Z1 direction of the Z directions is called the one end 11a side, and the Z2 direction is called the other end 11b side.

図1に示すように、回転機構20は、回転体10を回転駆動するとともに、回転体10を磁気により支持する磁気軸受一体型モータ22を含む。回転機構20は、回転軸11を中心に回転軸11の周囲を囲むように設けられている。 As shown in FIG. 1, the rotating mechanism 20 includes a magnetic bearing integrated motor 22 that drives the rotating body 10 to rotate and supports the rotating body 10 by magnetism. The rotating mechanism 20 is provided so as to surround the rotating shaft 11 around the rotating shaft 11 .

磁気軸受一体型モータ22は、モータステータ22a(図4参照)と、モータロータ22b(図4参照)と、により構成される。モータロータ22bは、軸方向を有する回転軸11を含む。モータステータ22aは、モータロータ22bを回転駆動する回転力、および、モータロータ22bを磁気により支持する軸受力を付与するように構成されている。なお、モータステータ22aおよびモータロータ22bは、それぞれ、請求の範囲の「磁気軸受一体型ステータ」および「ロータ」の一例である。 The magnetic bearing integrated motor 22 is composed of a motor stator 22a (see FIG. 4) and a motor rotor 22b (see FIG. 4). The motor rotor 22b includes a rotating shaft 11 having an axial direction. The motor stator 22a is configured to apply a rotational force to rotationally drive the motor rotor 22b and a bearing force to magnetically support the motor rotor 22b. The motor stator 22a and the motor rotor 22b are examples of a "magnetic bearing integrated stator" and a "rotor", respectively.

磁気軸受は、2組のラジアル磁気軸受と、1組のスラスト磁気軸受とを含む5軸磁気軸受である。5軸とは、回転体10の並進方向の3方向および傾き方向の2方向の5方向について位置制御および姿勢制御が可能であることを意味する。 The magnetic bearings are 5-axis magnetic bearings including two sets of radial magnetic bearings and one set of thrust magnetic bearings. The 5-axis means that position control and attitude control are possible in 5 directions of 3 translational directions and 2 tilting directions of the rotating body 10 .

すなわち、回転機構20は、それぞれ回転軸11の周囲に設けられた第1ラジアル磁気軸受40と、第2ラジアル磁気軸受として機能する磁気軸受一体型モータ22とを含む。回転機構20は、回転軸11の周囲に設けられたスラスト磁気軸受60を含む、磁気軸受は、回転体10を磁気浮上させることにより、回転体10と非接触状態で回転体10を回転可能に支持する。 That is, the rotating mechanism 20 includes a first radial magnetic bearing 40 provided around the rotating shaft 11 and a magnetic bearing integrated motor 22 functioning as a second radial magnetic bearing. The rotating mechanism 20 includes a thrust magnetic bearing 60 provided around the rotating shaft 11. The magnetic bearing enables the rotating body 10 to rotate without contact with the rotating body 10 by magnetically levitating the rotating body 10. To support.

1組のラジアル磁気軸受により、互いに直交する2つのラジアル方向(X方向、Y方向とする)の位置制御(2軸)が可能である。軸方向に並んで配置された2組のラジアル磁気軸受により、X方向回りおよびY方向回りの傾きの姿勢制御が可能である。スラスト磁気軸受により、スラスト方向(Z方向)の位置制御(1軸)が可能である。 A set of radial magnetic bearings enables position control (two axes) in two radial directions (X direction and Y direction) perpendicular to each other. By using two sets of radial magnetic bearings arranged side by side in the axial direction, it is possible to control the attitude of the tilt around the X direction and around the Y direction. The thrust magnetic bearing enables position control (one axis) in the thrust direction (Z direction).

本実施形態では、回転機構20は、磁気軸受ユニット21と、磁気軸受一体型モータ22とを少なくとも含む。磁気軸受ユニット21は、少なくとも第1ラジアル磁気軸受40を含む。本実施形態では、図1の構成例では、磁気軸受ユニット21は、第1ラジアル磁気軸受40とスラスト磁気軸受60とを一体的に含む単一のユニットである。磁気軸受一体型モータ22は、回転軸11を回転させるモータ、および、回転軸11を磁気支持する第2ラジアル磁気軸受の両方として動作するユニットである。このように、回転軸11を回転させるモータと第2ラジアル磁気軸受との両方として動作する構造は、通常モータとは別個に設けられる1組のラジアル磁気軸受が不要になることから、ベアリングレスモータ、またはセルフベアリングモータなどと呼ばれる。すなわち、「磁気軸受一体型モータ」とは、軸方向の同一位置において、回転軸11を回転させるとともに、回転軸11の磁気軸受として機能するモータである。磁気軸受ユニット21および磁気軸受一体型モータ22の詳細な構成は後述する。 In this embodiment, the rotation mechanism 20 includes at least a magnetic bearing unit 21 and a magnetic bearing integrated motor 22 . The magnetic bearing unit 21 includes at least first radial magnetic bearings 40 . In this embodiment, in the configuration example of FIG. 1 , the magnetic bearing unit 21 is a single unit that integrally includes the first radial magnetic bearing 40 and the thrust magnetic bearing 60 . The magnetic bearing integrated motor 22 is a unit that operates both as a motor that rotates the rotating shaft 11 and as a second radial magnetic bearing that magnetically supports the rotating shaft 11 . In this way, the structure that operates as both the motor that rotates the rotating shaft 11 and the second radial magnetic bearing eliminates the need for a set of radial magnetic bearings that are normally provided separately from the motor. , or self-bearing motors. That is, the “magnetic bearing integrated motor” is a motor that rotates the rotating shaft 11 at the same position in the axial direction and functions as a magnetic bearing for the rotating shaft 11 . Detailed configurations of the magnetic bearing unit 21 and the magnetic bearing integrated motor 22 will be described later.

ハウジング4は、ベース部4aおよびケース部4bを含む。ベース部4aに回転機構20が設けられ、回転体10の回転軸11が挿入されている。ベース部4aに排気管2aが接続されている。ケース部4bは、ベース部4aの上面に取り付けられている。ケース部4bは、ベース部4aに設置された回転体10の周囲を囲むように円筒状に形成されており、上面に吸気口1が形成されている。 The housing 4 includes a base portion 4a and a case portion 4b. A rotating mechanism 20 is provided on the base portion 4a, and a rotating shaft 11 of the rotating body 10 is inserted therein. An exhaust pipe 2a is connected to the base portion 4a. The case portion 4b is attached to the upper surface of the base portion 4a. The case portion 4b is formed in a cylindrical shape so as to surround the rotating body 10 installed on the base portion 4a, and has an intake port 1 formed on its upper surface.

また、真空ポンプ100は、複数のメカニカルベアリング6と、複数の変位センサ7a、7b、7c、7dおよび7eと、回転センサ8と、を有する。複数のメカニカルベアリング6は、ベース部4aにおいて、回転軸11の一端11aの近傍と、他端11bの近傍とに設けられている。メカニカルベアリング6は、回転軸11と接触して回転軸11をラジアル方向およびスラスト方向に支持することが可能である。メカニカルベアリング6は、磁気軸受が作動していない時(磁気浮上していない時)や、外乱が発生した場合に、磁気軸受の代わりに回転体10を支持するタッチダウンベアリングである。磁気軸受の作動時には、メカニカルベアリング6と回転軸11(回転体10)とは非接触となる。 The vacuum pump 100 also has a plurality of mechanical bearings 6, a plurality of displacement sensors 7a, 7b, 7c, 7d and 7e, and a rotation sensor 8. A plurality of mechanical bearings 6 are provided in the vicinity of one end 11a and the vicinity of the other end 11b of the rotary shaft 11 in the base portion 4a. The mechanical bearing 6 can contact the rotating shaft 11 and support the rotating shaft 11 in the radial direction and the thrust direction. The mechanical bearing 6 is a touchdown bearing that supports the rotating body 10 instead of the magnetic bearing when the magnetic bearing is not operating (when magnetic levitation is not occurring) or when disturbance occurs. During operation of the magnetic bearing, the mechanical bearing 6 and the rotating shaft 11 (rotating body 10) are out of contact.

図3に示すように、変位センサ7a~7dは、それぞれ、回転軸11のラジアル方向(X1方向、Y1方向、X2方向、Y2方向)の変位を検出する。変位センサ7eは、回転軸11のスラスト方向(Z方向)の変位を検出する。回転センサ8は、回転軸11の回転角度を検出する。 As shown in FIG. 3, the displacement sensors 7a to 7d respectively detect the displacement of the rotating shaft 11 in the radial direction (X1 direction, Y1 direction, X2 direction, Y2 direction). The displacement sensor 7e detects displacement of the rotating shaft 11 in the thrust direction (Z direction). A rotation sensor 8 detects the rotation angle of the rotation shaft 11 .

制御ユニット5は、制御部81と、電源部82と、ユニット駆動部83と、センサ回路部84とを含む。 The control unit 5 includes a control section 81 , a power supply section 82 , a unit driving section 83 and a sensor circuit section 84 .

電源部82は、外部電源から電力を取得し、制御部81、ユニット駆動部83およびセンサ回路部84への電力供給を行う。電源部82は、外部からの交流電力を直流電力に変換する電力変換を行う。 The power supply section 82 acquires power from an external power supply and supplies power to the control section 81 , the unit drive section 83 and the sensor circuit section 84 . The power supply unit 82 performs power conversion to convert AC power from the outside into DC power.

ユニット駆動部83は、制御部81からの制御信号に基づき、回転機構20への駆動電流の供給を制御する。ユニット駆動部83における電流制御により、回転機構20の磁気軸受一体型モータ22が回転方向の駆動力(トルク)を発生させ、磁気軸受が各方向の支持力をそれぞれ発生させる。ユニット駆動部83は、磁気軸受ユニット21への電流供給を制御するためのインバータ85aおよび85bを含む。ユニット駆動部83は、磁気軸受一体型モータ22への電流供給を制御するためのインバータ85cおよび85dを含む。インバータ85a~85dは、それぞれ、複数のスイッチング素子を含んでいる。 The unit drive section 83 controls the supply of drive current to the rotation mechanism 20 based on the control signal from the control section 81 . By current control in the unit drive section 83, the magnetic bearing integrated motor 22 of the rotating mechanism 20 generates driving force (torque) in the rotational direction, and the magnetic bearings generate supporting forces in each direction. Unit driving section 83 includes inverters 85 a and 85 b for controlling current supply to magnetic bearing unit 21 . Unit driving section 83 includes inverters 85 c and 85 d for controlling current supply to magnetic bearing integrated motor 22 . Inverters 85a-85d each include a plurality of switching elements.

センサ回路部84は、変位センサ7a~7eおよび回転センサ8を含み、各センサ信号を制御部81に入力するための変換処理を行う回路などを含んで構成されている。センサ回路部84から、変位センサ7a~7eおよび回転センサ8の各センサ信号が制御部81に入力される。 The sensor circuit section 84 includes the displacement sensors 7a to 7e and the rotation sensor 8, and includes a circuit for performing conversion processing for inputting each sensor signal to the control section 81, and the like. Sensor signals of the displacement sensors 7 a to 7 e and the rotation sensor 8 are input to the control section 81 from the sensor circuit section 84 .

制御部81は、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)などのプロセッサと、揮発性および/または不揮発性メモリと、を含むコンピュータにより構成されている。 The control unit 81 is configured by a computer including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or FPGA (Field Programmable Gate Array), and volatile and/or nonvolatile memory.

制御部81は、ユニット駆動部83を介して、回転機構20の動作制御を行う。制御部81は、センサ回路部84からの各方向のセンサ信号を取得し、取得したセンサ信号に基づいて、インバータ85a、85bおよび85dに設けられている複数のスイッチング素子をオンオフ制御するための制御信号を出力する。これにより、制御部81は、真空ポンプ100の動作中、回転体10が真空ポンプ100のどの固定要素にも接触しないように、各磁気軸受を制御する。 The control section 81 controls the operation of the rotation mechanism 20 via the unit driving section 83 . The control unit 81 acquires sensor signals in each direction from the sensor circuit unit 84, and based on the acquired sensor signals, performs control for on-off controlling a plurality of switching elements provided in the inverters 85a, 85b, and 85d. Output a signal. Thereby, the control unit 81 controls each magnetic bearing so that the rotating body 10 does not come into contact with any fixed element of the vacuum pump 100 during operation of the vacuum pump 100 .

制御部81は、回転センサ8のセンサ信号に基づいて、インバータ85cに設けられている複数のスイッチング素子をオンオフ制御するための制御信号を出力する。これにより、制御部81は、回転体10の回転位置に基づいて磁気軸受一体型モータ22の制御を行う。 Based on the sensor signal from the rotation sensor 8, the control unit 81 outputs a control signal for on/off controlling the plurality of switching elements provided in the inverter 85c. Thereby, the controller 81 controls the magnetic bearing integrated motor 22 based on the rotational position of the rotating body 10 .

(回転体の構造)
図2に示すように、回転軸11は、一端11aと他端11bとを有する円柱状部材である。図1の例では、一端11aが回転軸11の上端であり、他端11bが回転軸11の下端である。回転軸11は、回転機構20によって、中心軸線周りに回転可能に軸受支持されている。また、回転軸11は、回転機構20により中心軸線周りに回転駆動される。図1の例では、回転軸11が上下方向(鉛直方向)に沿って延びるように設けられた縦型の真空ポンプ100の例を示しているが、回転軸11の方向は特に限定されない。回転軸11は水平方向または斜め方向に向けて配置されていてもよい。
(Structure of rotating body)
As shown in FIG. 2, the rotating shaft 11 is a cylindrical member having one end 11a and the other end 11b. In the example of FIG. 1, the one end 11a is the upper end of the rotating shaft 11, and the other end 11b is the lower end of the rotating shaft 11. As shown in FIG. The rotary shaft 11 is bearing-supported by a rotary mechanism 20 so as to be rotatable around the central axis. Further, the rotating shaft 11 is driven to rotate about the central axis by a rotating mechanism 20 . Although FIG. 1 shows an example of a vertical vacuum pump 100 in which the rotating shaft 11 extends along the vertical direction (vertical direction), the direction of the rotating shaft 11 is not particularly limited. The rotating shaft 11 may be arranged horizontally or obliquely.

翼支持部12は、回転体10のうち、回転翼13と回転軸11とを機械的に接続する部分である。翼支持部12は、回転軸11の一端11a側に接続されている。翼支持部12は、回転軸11の他端11b側に向けて内径が拡大するように延びている。つまり、翼支持部12は、概略で、回転軸11の一端11aに向けた円錐状に形成されている。翼支持部12は、回転軸11の他端11b側から一端11a側に向かって傾斜したテーパ形状部12aを有している。翼支持部12は、回転軸11の一端11aから半径方向に延びるフランジ部12bを有している。テーパ形状部12aは、フランジ部12bの外周端部に機械的に接続している。 The blade supporting portion 12 is a portion of the rotating body 10 that mechanically connects the rotating blade 13 and the rotating shaft 11 . The wing support portion 12 is connected to the one end 11a side of the rotating shaft 11 . The wing support portion 12 extends toward the other end 11b side of the rotating shaft 11 so that its inner diameter increases. That is, the blade support portion 12 is generally formed in a conical shape directed toward the one end 11 a of the rotating shaft 11 . The blade support portion 12 has a tapered portion 12a that is inclined from the other end 11b side of the rotating shaft 11 toward the one end 11a side. The wing support portion 12 has a flange portion 12b radially extending from one end 11a of the rotary shaft 11. As shown in FIG. The tapered portion 12a is mechanically connected to the outer peripheral edge of the flange portion 12b.

回転体10は、複数の回転翼13を有している。回転翼13は、翼支持部12の外周面に設けられている。回転翼13は、翼支持部12の外周面からハウジング4の内周面近傍まで半径方向に延びている。 The rotor 10 has a plurality of rotor blades 13 . The rotor blades 13 are provided on the outer peripheral surface of the blade support portion 12 . The rotor blades 13 radially extend from the outer peripheral surface of the blade support portion 12 to the vicinity of the inner peripheral surface of the housing 4 .

回転翼13は、上記のように、ハウジング4との間で第1ポンプ構造3aを構成する。複数の回転翼13は、軸方向に間隔を隔てて複数段設けられている。複数の回転翼13は、テーパ形状部12aの外周面およびフランジ部12bの外周面に沿って並ぶように設けられている。 The impeller 13 forms the first pump structure 3a with the housing 4, as described above. The plurality of rotor blades 13 are provided in multiple stages at intervals in the axial direction. The plurality of rotor blades 13 are arranged along the outer peripheral surface of the tapered portion 12a and the outer peripheral surface of the flange portion 12b.

また、図1に示したように、ハウジング4の内周面には、複数の固定翼71が設けられている。各固定翼71は、ハウジング4の内周面から、半径方向内側(回転軸11側)に向けて延びている。複数の固定翼71は、複数の回転翼13と1段ずつ軸方向に交互に並ぶように設けられている。各固定翼71は、軸方向に積層されたスペーサーリング72を介してベース部4a上に載置されている。積層されたスペーサーリング72がベース部4aとケース部4bとの間に挟まれることにより、各固定翼71が位置決めされる。これにより、ポンプ部3は、回転体10の回転翼13(動翼)とハウジング4の固定翼71(静翼)とにより構成された第1ポンプ構造3aを含む。 Further, as shown in FIG. 1 , a plurality of fixed wings 71 are provided on the inner peripheral surface of the housing 4 . Each fixed wing 71 extends radially inward (rotating shaft 11 side) from the inner peripheral surface of the housing 4 . The plurality of fixed blades 71 and the plurality of rotor blades 13 are arranged alternately in the axial direction one by one. Each fixed wing 71 is placed on the base portion 4a via spacer rings 72 that are stacked in the axial direction. Each stationary blade 71 is positioned by sandwiching the laminated spacer ring 72 between the base portion 4a and the case portion 4b. Thus, the pump section 3 includes a first pump structure 3 a configured by the rotor blades 13 (moving blades) of the rotating body 10 and the stationary blades 71 (stationary blades) of the housing 4 .

円筒部14は、回転軸11と同軸の円筒形状を有する。円筒部14は、翼支持部12に接続する第1端部14aと、回転軸11の軸方向における翼支持部12とは反対側の第2端部14bと、を有する。円筒部14は、テーパ形状部12aに接続する第1端部14aから、第2端部14bまで、軸方向に沿って直線状に延びている。 The cylindrical portion 14 has a cylindrical shape coaxial with the rotating shaft 11 . The cylindrical portion 14 has a first end portion 14 a connected to the blade support portion 12 and a second end portion 14 b on the side opposite to the blade support portion 12 in the axial direction of the rotating shaft 11 . The cylindrical portion 14 extends linearly along the axial direction from a first end portion 14a connected to the tapered portion 12a to a second end portion 14b.

また、ハウジング4の内周面には、円筒状のポンプステータ73が設けられている。ポンプステータ73の内周面は、円筒部14の外周面と小さな間隔を隔てて半径方向に対向する。ポンプステータ73の内周面には、ねじ溝(図示せず)が形成されている。これにより、ポンプ部3は、回転体10の円筒部14とハウジング4のポンプステータ73とにより構成された第2ポンプ構造3bを含む。なお、ねじ溝(図示せず)は、円筒部14の外周面またはポンプステータ73の内周面のいずれかに形成されていればよい。 A cylindrical pump stator 73 is provided on the inner peripheral surface of the housing 4 . The inner peripheral surface of the pump stator 73 radially faces the outer peripheral surface of the cylindrical portion 14 with a small gap therebetween. A thread groove (not shown) is formed on the inner peripheral surface of the pump stator 73 . Thus, the pump portion 3 includes a second pump structure 3 b configured by the cylindrical portion 14 of the rotating body 10 and the pump stator 73 of the housing 4 . A thread groove (not shown) may be formed on either the outer peripheral surface of the cylindrical portion 14 or the inner peripheral surface of the pump stator 73 .

(回転機構の構造)
図1の例では、回転機構20は、磁気軸受ユニット21と、磁気軸受一体型モータ22との2つのユニットにより構成されている。
(Structure of rotation mechanism)
In the example of FIG. 1 , the rotation mechanism 20 is composed of two units, a magnetic bearing unit 21 and a magnetic bearing integrated motor 22 .

磁気軸受ユニット21は、回転軸11と翼支持部12との間で回転軸11の周囲に設けられている。磁気軸受一体型モータ22は、磁気軸受ユニット21よりも回転軸11の他端11b側の位置で回転軸11の周囲に設けられている。 The magnetic bearing unit 21 is provided around the rotating shaft 11 between the rotating shaft 11 and the wing support portion 12 . The magnetic bearing integrated motor 22 is provided around the rotating shaft 11 at a position closer to the other end 11b of the rotating shaft 11 than the magnetic bearing unit 21 is.

図4に示すように、磁気軸受ユニット21は、磁気軸受ステータ21aと、磁気軸受ロータ21bとを含む。磁気軸受ステータ21aには、第1ラジアル磁気軸受40を構成する第1コイル41、および、スラスト磁気軸受60を構成するスラストコイル61が設けられる。また、磁気軸受ロータ21bは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより構成される。 As shown in FIG. 4, the magnetic bearing unit 21 includes a magnetic bearing stator 21a and a magnetic bearing rotor 21b. The magnetic bearing stator 21 a is provided with a first coil 41 forming a first radial magnetic bearing 40 and a thrust coil 61 forming a thrust magnetic bearing 60 . The magnetic bearing rotor 21b is constructed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets in the axial direction.

〈磁気軸受一体型モータ〉
図5に示すように、磁気軸受一体型モータ22(モータステータ22a)は、回転軸11の軸方向と直交する面内において、磁気軸受一体型モータ22を構成するモータコイル24と、第2ラジアル磁気軸受を構成する第2コイル51と、モータコイル24および第2コイル51がそれぞれ取り付けられたステータコア25と、を有する。
<Magnetic bearing integrated motor>
As shown in FIG. 5, the magnetic bearing integrated motor 22 (motor stator 22a) includes a motor coil 24 constituting the magnetic bearing integrated motor 22, a second radial It has a second coil 51 forming a magnetic bearing, and a stator core 25 to which the motor coil 24 and the second coil 51 are respectively attached.

言い換えると、図5に例示する磁気軸受一体型モータ22では、モータコイル24とステータコア25とにより構成されるモータステータ22aに対して、第2ラジアル磁気軸受の第2コイル51がさらに組み付けられている。 In other words, in the magnetic bearing integrated motor 22 illustrated in FIG. 5, the second coil 51 of the second radial magnetic bearing is further assembled to the motor stator 22a configured by the motor coil 24 and the stator core 25. .

ステータコア25は、複数のティース25aと、ステータヨーク25bとを含む。ステータヨーク25bが回転軸11の周囲を囲むように円環状に形成されている。複数のティース25aがステータヨーク25bの内周面から回転軸11の中心に向けて半径方向に延びている。複数のティース25aは、周方向に等角度間隔で配置され、隣り合うティース25aの間にコイルを収容するスロット25cが形成されている。 Stator core 25 includes a plurality of teeth 25a and stator yoke 25b. A stator yoke 25 b is formed in an annular shape so as to surround the rotating shaft 11 . A plurality of teeth 25a radially extend toward the center of rotating shaft 11 from the inner peripheral surface of stator yoke 25b. A plurality of teeth 25a are arranged at equal angular intervals in the circumferential direction, and slots 25c for accommodating coils are formed between adjacent teeth 25a.

モータコイル24および第2コイル51は、それぞれのティース25aに巻回されている。図5では、モータコイル24および第2コイル51は、回転軸11の軸方向と直交する面内において、半径方向に並んで配置されている。つまり、同一のスロット25c内に、モータコイル24および第2コイル51の両方が配置されている。図5の例では、モータコイル24が半径方向内側に配置され、第2コイル51が半径方向外側に配置されている。 The motor coil 24 and the second coil 51 are wound around the respective teeth 25a. In FIG. 5 , the motor coil 24 and the second coil 51 are arranged radially in a plane perpendicular to the axial direction of the rotating shaft 11 . That is, both the motor coil 24 and the second coil 51 are arranged within the same slot 25c. In the example of FIG. 5, the motor coil 24 is arranged radially inward, and the second coil 51 is arranged radially outward.

モータコイル24および第2コイル51は、互いに別々のコイルであり、電気的に絶縁されている。モータコイル24はインバータ85c(図3参照)に電気的に接続され、第2コイル51はインバータ85d(図3参照)に電気的に接続されている。インバータ85cは、たとえば3相電流(U相、V相、W相)を磁気軸受一体型モータ22へ供給する。磁気軸受一体型モータ22は、U相、V相、W相の3相電流がそれぞれ供給される3組のモータコイル24(Mu、Mv、Mw)を含む。インバータ85dは、たとえば3相電流(U相、V相、W相)を磁気軸受一体型モータ22へ供給する。磁気軸受一体型モータ22は、U相、V相、W相の3相電流がそれぞれ供給される3組の第2コイル51(Su、Sv、Sw)を含む。 The motor coil 24 and the second coil 51 are separate coils and electrically insulated. The motor coil 24 is electrically connected to the inverter 85c (see FIG. 3), and the second coil 51 is electrically connected to the inverter 85d (see FIG. 3). Inverter 85c supplies three-phase current (U-phase, V-phase, W-phase) to magnetic bearing integrated motor 22, for example. The magnetic bearing integrated motor 22 includes three sets of motor coils 24 (Mu, Mv, Mw) to which three-phase currents of U-phase, V-phase, and W-phase are respectively supplied. Inverter 85d supplies a three-phase current (U-phase, V-phase, W-phase) to magnetic bearing integrated motor 22, for example. The magnetic bearing integrated motor 22 includes three sets of second coils 51 (Su, Sv, Sw) to which three-phase currents of U-phase, V-phase, and W-phase are respectively supplied.

また、モータロータ22bは、回転軸11と一体で回転するように回転軸11に設けられている。すなわち、回転軸11には、ステータコア25と隙間を隔てて半径方向に対向する位置(軸方向の同一位置)に、永久磁石26が設けられている。図5の例では、回転軸11の周方向の半分に亘ってN極に着磁された永久磁石26が設けられ、回転軸11の周方向の他の半分に亘ってS極に着磁された永久磁石26が設けられている。 Further, the motor rotor 22b is provided on the rotating shaft 11 so as to rotate together with the rotating shaft 11. As shown in FIG. That is, the rotating shaft 11 is provided with a permanent magnet 26 at a position facing the stator core 25 in the radial direction with a gap therebetween (at the same position in the axial direction). In the example of FIG. 5, a permanent magnet 26 magnetized to the north pole is provided over half of the rotating shaft 11 in the circumferential direction, and is magnetized to the south pole over the other half of the rotating shaft 11 in the circumferential direction. A permanent magnet 26 is provided.

図5では、2極、6スロット構造の例を示したが、極数、スロット数は特に限定されない。また、図5において、モータコイル24および第2コイル51の各巻線方式は、集中巻きに限られず、分布巻きなどの他の巻線方式であってもよい。 Although FIG. 5 shows an example of a 2-pole, 6-slot structure, the number of poles and the number of slots are not particularly limited. Further, in FIG. 5, the winding methods of the motor coil 24 and the second coil 51 are not limited to concentrated winding, and other winding methods such as distributed winding may be used.

制御部81(図3参照)は、インバータ85c(図3参照)を介して各モータコイル24に電流を供給させ、モータコイル24の磁束と永久磁石26の磁束とを相互作用させる。すなわち、磁気軸受一体型モータ22は、モータコイル24の磁束により永久磁石26の磁極に吸引、反発の作用力を付与する。制御部81は、回転体10の回転角度位置に応じて電流を供給するモータコイル24を切り替えることにより、回転する磁束を生成させ、回転体10を所望の回転速度で回転させる。磁気軸受一体型モータ22による回転体10の回転速度は、たとえば1万rpm以上10万rpm以下である。 The control unit 81 (see FIG. 3) supplies a current to each motor coil 24 via the inverter 85c (see FIG. 3) to cause the magnetic flux of the motor coil 24 and the magnetic flux of the permanent magnet 26 to interact. That is, the magnetic bearing integrated motor 22 gives the magnetic poles of the permanent magnets 26 attractive and repulsive forces by the magnetic flux of the motor coils 24 . The control unit 81 switches the motor coil 24 to which current is supplied according to the rotational angular position of the rotating body 10 to generate rotating magnetic flux and rotate the rotating body 10 at a desired rotational speed. The rotation speed of rotating body 10 by magnetic bearing integrated motor 22 is, for example, 10,000 rpm or more and 100,000 rpm or less.

また、制御部81(図3参照)は、インバータ85d(図3参照)を介して第2コイル51に電流を供給させ、第2コイル51の磁束と永久磁石26の磁束との相互作用により、回転軸11(モータロータ22b)とステータコア25(モータステータ22a)との間の隙間に合成磁束の粗密を形成させる。その結果、磁気軸受一体型モータ22は、第2コイル51の磁束と永久磁石26の磁束とが互いに強め合う方向に向かう支持力を回転軸11に付与する。 Further, the control unit 81 (see FIG. 3) supplies current to the second coil 51 via the inverter 85d (see FIG. 3), and interaction between the magnetic flux of the second coil 51 and the magnetic flux of the permanent magnet 26 causes The coarseness and density of the combined magnetic flux are formed in the gap between the rotary shaft 11 (motor rotor 22b) and the stator core 25 (motor stator 22a). As a result, the magnetic bearing-integrated motor 22 applies a supporting force to the rotating shaft 11 in the direction in which the magnetic flux of the second coil 51 and the magnetic flux of the permanent magnet 26 strengthen each other.

たとえば、図5では、2つの第2コイル51(Su)の磁束と永久磁石26の磁束とにより、モータロータ22bのN極側の隙間では磁束が強め合い、S極側の隙間では磁束が弱め合うため、磁束量が多いN極側(図中右側)に向かう支持力が作用する。図5ではU相の第2コイル51(Su)について例示しているが、各第2コイル51に供給する電流の強さ、向きを制御することにより、任意のラジアル方向に、任意の強さの支持力を発生させることができる。制御部81は、変位センサ7c、7dおよび回転センサ8(図3参照)のセンサ信号に基づき、それぞれの第2コイル51への電流供給を制御することにより、回転体10が半径方向に非接触状態を維持するように磁気軸受一体型モータ22の支持力を制御する。 For example, in FIG. 5, the magnetic flux of the two second coils 51 (Su) and the magnetic flux of the permanent magnet 26 strengthen each other in the gap on the N pole side of the motor rotor 22b and weaken each other in the gap on the S pole side. Therefore, a supporting force acts toward the N pole side (right side in the figure) where the amount of magnetic flux is large. FIG. 5 illustrates the U-phase second coil 51 (Su). of bearing force can be generated. The control unit 81 controls the current supply to each of the second coils 51 based on the sensor signals of the displacement sensors 7c and 7d and the rotation sensor 8 (see FIG. 3) so that the rotating body 10 is radially non-contact. The supporting force of the magnetic bearing integrated motor 22 is controlled so as to maintain the state.

ここで、再び図4を参照して、磁気軸受ユニット21および磁気軸受一体型モータ22を回転軸11に取り付ける作業について説明する。磁気軸受ユニット21および磁気軸受一体型モータ22を回転軸11に取り付ける際には、磁気軸受ユニット21および磁気軸受一体型モータ22をそれぞれ挟むように、スペーサー部材29が設けられる。具体的には、磁気軸受ユニット21および磁気軸受一体型モータ22を回転軸11に取り付ける際に、第1スペーサー部材29a、磁気軸受ユニット21、第2スペーサー部材29b、磁気軸受一体型モータ22、第3スペーサー部材29cが、回転軸11に対してこの順に嵌め込まれる。磁気軸受ユニット21、磁気軸受一体型モータ22および各スペーサー部材29が回転軸11に嵌め込まれた後、リング23に対してZ2方向に向かう圧力が印加されることにより、回転機構20が回転軸11に取り付けられる。すなわち、支持部材27は、スペーサー部材29とともに、回転軸11の一端11aの端部と、リング23とに軸方向に圧縮荷重を印加された状態によって挟持される。また、スペーサー部材29は、回転機構20の位置決め部材として設けられている。 Here, referring to FIG. 4 again, the operation of attaching the magnetic bearing unit 21 and the magnetic bearing integrated motor 22 to the rotating shaft 11 will be described. When attaching the magnetic bearing unit 21 and the magnetic bearing integrated motor 22 to the rotating shaft 11, a spacer member 29 is provided so as to sandwich the magnetic bearing unit 21 and the magnetic bearing integrated motor 22, respectively. Specifically, when attaching the magnetic bearing unit 21 and the magnetic bearing integrated motor 22 to the rotating shaft 11, the first spacer member 29a, the magnetic bearing unit 21, the second spacer member 29b, the magnetic bearing integrated motor 22, the second The 3-spacer member 29c is fitted to the rotating shaft 11 in this order. After the magnetic bearing unit 21, the magnetic bearing integrated motor 22, and the respective spacer members 29 are fitted onto the rotating shaft 11, pressure is applied to the ring 23 in the Z2 direction, whereby the rotating mechanism 20 rotates on the rotating shaft 11. can be attached to That is, the support member 27 is sandwiched together with the spacer member 29 in a state in which a compressive load is applied to the end portion of the one end 11a of the rotating shaft 11 and the ring 23 in the axial direction. Also, the spacer member 29 is provided as a positioning member for the rotation mechanism 20 .

図6に示すように、モータロータ22bは、永久磁石26と、支持部材27と、保護リング28とを含む。支持部材27は、回転軸11の外周に設けられている。永久磁石26は、支持部材27の外周を取り囲むように設けられている。保護リング28は、永久磁石26の外周において、一対のスペーサー部材29と軸方向に非接触に設けられている。なお、図6に示す例では、永久磁石26は、直接接触した状態で支持部材27に設けられている。 As shown in FIG. 6, the motor rotor 22b includes permanent magnets 26, a support member 27, and a protective ring 28. As shown in FIG. The support member 27 is provided on the outer circumference of the rotating shaft 11 . Permanent magnet 26 is provided so as to surround the outer periphery of support member 27 . The protective ring 28 is provided on the outer periphery of the permanent magnet 26 so as not to contact with the pair of spacer members 29 in the axial direction. In the example shown in FIG. 6, the permanent magnets 26 are provided on the support member 27 in direct contact with each other.

支持部材27は、モータロータ22bを回転軸11に取り付ける際(組み立て時)に軸方向に印加される圧力を、一対のスペーサー部材29を介して受け止めるために設けられている。支持部材27は、円環形状を有している。また、支持部材27は、回転軸11の軸方向に延びる金属製の円筒によって構成されている。具体的には、支持部材27は、ステンレス鋼材によって構成されている。 The support member 27 is provided to receive, via a pair of spacer members 29, pressure applied in the axial direction when the motor rotor 22b is attached to the rotating shaft 11 (at the time of assembly). The support member 27 has an annular shape. Also, the support member 27 is configured by a metal cylinder extending in the axial direction of the rotating shaft 11 . Specifically, the support member 27 is made of stainless steel.

保護リング28は、モータロータ22bを回転させた際に生じる遠心力により、永久磁石26が飛散することを抑制するために設けられている。保護リング28は、円環形状を有している。ここで、磁気軸受一体型モータ22は、モータの機能と磁気軸受の機能とを有している。磁気軸受は、所定の方向に対する軸受力を付与するための磁界を所定の方向に発生させる。そのため、モータロータ22bが回転すると、渦電流が生じる場合がある。渦電流が生じると、消費電力が過大になり、モータを駆動するための電力および磁気支持するための支持力を生成するための電力が損失する。 The protection ring 28 is provided to prevent the permanent magnets 26 from scattering due to the centrifugal force generated when the motor rotor 22b is rotated. The protection ring 28 has an annular shape. Here, the magnetic bearing integrated motor 22 has a function of a motor and a function of a magnetic bearing. A magnetic bearing generates a magnetic field in a predetermined direction for applying a bearing force in a predetermined direction. Therefore, when the motor rotor 22b rotates, an eddy current may occur. Eddy currents lead to excessive power consumption, loss of power to drive the motor and to generate the supporting force for the magnetic support.

そこで、本実施形態では、保護リング28は、非導電性の材料によって構成されている。保護リング28を構成する非導電性の材料は、支持部材27を構成する金属よりも電気伝導率が低い。具体的には、保護リング28は、非導電性の樹脂によって構成されている。より具体的には、保護リング28は、繊維強化プラスチックによって構成されている。保護リング28は、たとえば、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics:炭素繊維強化プラスチック)によって構成されている。CFRPは、内部の炭素繊維が延びる方向に対する強度が大きく、炭素繊維が並ぶ方向に対する強度が小さい。したがって、CFRPの内部の炭素繊維が、回転軸11の軸方向周りの回転方向に沿って延びるように、保護リング28を永久磁石26に設ける。これにより、回転軸11の回転によって生じる遠心力によって、永久磁石26が飛散することを抑制することができる。 Therefore, in this embodiment, the protection ring 28 is made of a non-conductive material. The non-conductive material that makes up the guard ring 28 has a lower electrical conductivity than the metal that makes up the support member 27 . Specifically, the protection ring 28 is made of non-conductive resin. More specifically, the protective ring 28 is made of fiber-reinforced plastic. The protection ring 28 is made of, for example, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). CFRP has high strength in the direction in which the carbon fibers inside extend, and low strength in the direction in which the carbon fibers are arranged. Therefore, the protective ring 28 is provided on the permanent magnet 26 so that the carbon fibers inside the CFRP extend along the direction of rotation about the axial direction of the rotating shaft 11 . Thereby, it is possible to suppress scattering of the permanent magnets 26 due to the centrifugal force generated by the rotation of the rotating shaft 11 .

本実施形態では、支持部材27に永久磁石26を嵌め込み、接着剤などで固定する。また、支持部材27に嵌め込まれた永久磁石26に、保護リング28を嵌め込み、接着剤などで固定する。そして、永久磁石26および保護リング28が固定された支持部材27が、回転軸11に嵌め込まれる。 In this embodiment, the permanent magnet 26 is fitted into the support member 27 and fixed with an adhesive or the like. A protective ring 28 is fitted into the permanent magnet 26 fitted in the support member 27 and fixed with an adhesive or the like. A supporting member 27 to which the permanent magnet 26 and the protective ring 28 are fixed is fitted onto the rotating shaft 11 .

〈モータロータ〉
図7に示す一対のスペーサー部材29(第2スペーサー部材29bおよび第3スペーサー部材29c)は、軸方向において、支持部材27を挟むように配置されている。本実施形態では、モータロータ22bは、スペーサー部材29(第3スペーサー部材29c)を介して支持部材27に対してZ2方向に向かう圧力を印加することにより、回転軸11に取り付けられる。磁気軸受一体型モータ22は、高速回転用のモータである。そのため、高速回転時においてモータロータ22bなどの軸方向における位置が変動しないようにするため、モータロータ22bを回転軸11に取り付ける際には、大きい圧力が印加される。そのため、支持部材27の回転軸11の軸方向における機械的強度は、大きい必要がある。具体的には、支持部材27の回転軸11の軸方向における機械的強度は、保護リング28の軸方向における機械的強度よりも大きい必要がある。
<Motor rotor>
A pair of spacer members 29 (a second spacer member 29b and a third spacer member 29c) shown in FIG. 7 are arranged so as to sandwich the support member 27 in the axial direction. In this embodiment, the motor rotor 22b is attached to the rotary shaft 11 by applying pressure in the Z2 direction to the support member 27 via the spacer member 29 (third spacer member 29c). The magnetic bearing integrated motor 22 is a motor for high-speed rotation. Therefore, a large pressure is applied when the motor rotor 22b is attached to the rotary shaft 11 so that the position of the motor rotor 22b and the like in the axial direction does not fluctuate during high-speed rotation. Therefore, the mechanical strength of the supporting member 27 in the axial direction of the rotating shaft 11 must be large. Specifically, the mechanical strength of the support member 27 in the axial direction of the rotating shaft 11 must be greater than the mechanical strength of the protective ring 28 in the axial direction.

図7に示すように、永久磁石26は、軸方向において、長さ91を有している。また、保護リング28は、軸方向において、長さ92を有している。また、支持部材27は、軸方向において、長さ93を有している。支持部材27の軸方向における長さ93は、保護リング28の軸方向における長さ92よりも大きい。なお、長さ93および長さ92は、それぞれ、請求の範囲の「第1長さ」および「第2長さ」の一例である。 As shown in FIG. 7, the permanent magnet 26 has a length 91 in the axial direction. The guard ring 28 also has a length 92 in the axial direction. The support member 27 also has a length 93 in the axial direction. The axial length 93 of the support member 27 is greater than the axial length 92 of the protective ring 28 . The length 93 and the length 92 are examples of the "first length" and the "second length" in the claims, respectively.

また、保護リング28は、保護リング28の軸方向における一方側の端部28aが、永久磁石26の一方側の端部26aと、支持部材27の一方側の端部27aとの間となる位置に配置されている。また、保護リング28は、保護リング28の軸方向における他方側の端部28bが、永久磁石26の他方側の端部26bと、支持部材27の他方側の端部27bとの間となる位置に配置されている。すなわち、本実施形態では、保護リング28の軸方向における長さ92は、永久磁石26の長さ91よりも大きく、かつ、支持部材27の長さ93よりも小さい。 In addition, the protection ring 28 is positioned such that one end 28a of the protection ring 28 in the axial direction is between the one end 26a of the permanent magnet 26 and the one end 27a of the support member 27. are placed in The other end 28b of the protective ring 28 in the axial direction is located between the other end 26b of the permanent magnet 26 and the other end 27b of the support member 27. are placed in That is, in this embodiment, the axial length 92 of the protective ring 28 is greater than the length 91 of the permanent magnet 26 and smaller than the length 93 of the support member 27 .

また、本実施形態では、支持部材27は、軸方向における両端面(端面27cおよび端面27d)が、それぞれ、一対のスペーサー部材29と接触している。具体的には、支持部材27の端面27cは、スペーサー部材29の端面29dと接触している。また、支持部材27の端面27dは、スペーサー部材29の端面29eと接触している。すなわち、支持部材27は、一対のスペーサー部材29によって軸方向の両側から挟み込まれ、軸方向に圧縮荷重を印加された状態で固定されている。なお、図7に示す例は、スペーサー部材29の端面(端面29dおよび端面29e)と、支持部材27の軸方向における両端面(端面27cおよび端面27d)との接触面が、互いに平坦面の場合の例である。 In addition, in the present embodiment, the support member 27 is in contact with the pair of spacer members 29 at both end faces (the end face 27c and the end face 27d) in the axial direction. Specifically, the end surface 27 c of the support member 27 is in contact with the end surface 29 d of the spacer member 29 . Further, the end face 27d of the support member 27 is in contact with the end face 29e of the spacer member 29. As shown in FIG. That is, the support member 27 is sandwiched between the pair of spacer members 29 from both sides in the axial direction, and is fixed in a state in which a compressive load is applied in the axial direction. In the example shown in FIG. 7, the contact surfaces between the end faces (end face 29d and end face 29e) of the spacer member 29 and the axial end faces (end face 27c and end face 27d) of the support member 27 are flat. is an example of

また、本実施形態では、保護リング28は、軸方向における少なくとも一方の端面(端面28cまたは端面28d)が、一対のスペーサー部材29の少なくとも一方と非接触である。図7の例では、保護リング28の両端面(保護リング28の端面28cおよび保護リング28の端面28d)が、一対のスペーサー部材29とそれぞれ非接触である。そのため、保護リング28は、一対のスペーサー部材29のいずれからも、軸方向の圧縮荷重を受けることなく、永久磁石26を介して支持部材27に支持されている。 In addition, in the present embodiment, at least one end surface (end surface 28 c or end surface 28 d ) of the protection ring 28 in the axial direction is out of contact with at least one of the pair of spacer members 29 . In the example of FIG. 7, both end surfaces of the protective ring 28 (the end surface 28c of the protective ring 28 and the end surface 28d of the protective ring 28) are out of contact with the pair of spacer members 29, respectively. Therefore, the protective ring 28 is supported by the support member 27 via the permanent magnets 26 without receiving an axial compressive load from either of the pair of spacer members 29 .

また、本実施形態では、保護リング28は、回転軸11の径方向における保護リング28の外表面28eの位置が、一対のスペーサー部材29の外表面29fと略同一の位置か、または、一対のスペーサー部材29の外表面29fよりも内側の位置となるように構成されている。図7の例は、回転軸11の径方向における保護リング28の外表面28eの位置が、一対のスペーサー部材29の外表面29fと略同一の位置となる場合の例である。具体的には、保護リング28およびスペーサー部材29は、回転軸11の回転中心11dからスペーサー部材29の外表面29fまでの距離94と、回転軸11の回転中心11dから保護リング28の外表面28eまでの距離95とが、略等しくなるように構成されている。 Further, in the present embodiment, the protection ring 28 has the outer surface 28e of the protection ring 28 in the radial direction of the rotating shaft 11 at substantially the same position as the outer surfaces 29f of the pair of spacer members 29, or the outer surfaces 29f of the pair of spacer members 29. It is configured to be positioned inside the outer surface 29 f of the spacer member 29 . The example of FIG. 7 is an example in which the position of the outer surface 28e of the protection ring 28 in the radial direction of the rotating shaft 11 is substantially the same as the outer surfaces 29f of the pair of spacer members 29. FIG. Specifically, the protection ring 28 and the spacer member 29 are separated by a distance 94 from the rotation center 11 d of the rotation shaft 11 to the outer surface 29 f of the spacer member 29 and a distance 94 from the rotation center 11 d of the rotation shaft 11 to the outer surface 28 e of the protection ring 28 . and the distance 95 to are approximately equal to each other.

[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of this embodiment]
The following effects can be obtained in this embodiment.

本実施形態では、上記のように構成することにより、組み立て時において保護リング28が破損することを抑制することができる。また、保護リング28に渦電流が生じることによる損失を低減することができる。これらにより、組み立て時において保護リング28が破損することを抑制することが可能であるとともに、保護リング28に渦電流が生じることによる損失を低減することができる。 In this embodiment, by configuring as described above, it is possible to suppress damage to the protective ring 28 during assembly. In addition, loss due to eddy currents occurring in the protective ring 28 can be reduced. As a result, damage to the protection ring 28 during assembly can be suppressed, and loss due to eddy currents occurring in the protection ring 28 can be reduced.

また、本実施形態では、上記のように、支持部材27の軸方向における長さ93は、保護リング28の軸方向における長さ92よりも大きい。これにより、組み立て時において印加される圧力を、支持部材27のみに印加することができる。その結果、組み立て時において、保護リング28が破損することを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the axial length 93 of the support member 27 is greater than the axial length 92 of the protective ring 28 . Thereby, the pressure applied during assembly can be applied only to the support member 27 . As a result, it is possible to prevent the protection ring 28 from being damaged during assembly.

また、本実施形態では、上記のように、保護リング28は、保護リング28の軸方向における一方側の端部28aが、永久磁石26の一方側の端部26aと、支持部材27の一方側の端部27aとの間となる位置で、かつ、保護リング28の軸方向における他方側の端部28bが、永久磁石26の他方側の端部26bと、支持部材27の他方側の端部27bとの間となる位置に配置されている。これにより、モータロータ22bの軸方向において、永久磁石26の両端部(端部26aおよび端部26b)が、保護リング28の両端部(端部28aおよび端部28b)から突出することを抑制することができる。その結果、モータロータ22bの回転時において、遠心力によって永久磁石26が飛散することを抑制することができる。 In addition, in the present embodiment, as described above, the protective ring 28 is configured so that the end 28a on one side in the axial direction of the protective ring 28 is connected to the end 26a on one side of the permanent magnet 26 and one side of the support member 27. and the other end 28b of the protective ring 28 in the axial direction is positioned between the other end 27a of the permanent magnet 26 and the other end 26b of the support member 27. 27b. This prevents both ends (ends 26a and 26b) of the permanent magnet 26 from protruding from both ends (ends 28a and 28b) of the protective ring 28 in the axial direction of the motor rotor 22b. can be done. As a result, when the motor rotor 22b rotates, it is possible to suppress scattering of the permanent magnets 26 due to centrifugal force.

また、本実施形態では、上記のように、一対のスペーサー部材29は、支持部材27を挟むように配置されており、支持部材27は、軸方向における両端面(端面27cおよび端面27d)が、それぞれ、一対のスペーサー部材29と接触しており、保護リング28は、軸方向における少なくとも一方の端面(端面28cまたは端面28d)が、一対のスペーサー部材29の少なくとも一方と非接触である。これにより、スペーサー部材29を介して支持部材27に対して圧力を印加することにより組み立てる際、スペーサー部材29からの圧力を保護リング28ではなく、支持部材27のみに印加することができる。その結果、組み立て時に印加される圧力が保護リング28に印加されることをより抑制することが可能となるので、保護リング28が破損することをより抑制することができる。 In addition, in the present embodiment, as described above, the pair of spacer members 29 are arranged so as to sandwich the support member 27, and the support member 27 has both end surfaces (end surface 27c and end surface 27d) in the axial direction. Each is in contact with a pair of spacer members 29 , and at least one end face (end face 28 c or end face 28 d ) of the protection ring 28 in the axial direction is out of contact with at least one of the pair of spacer members 29 . Accordingly, when assembling by applying pressure to the support member 27 via the spacer member 29, the pressure from the spacer member 29 can be applied only to the support member 27, not to the protective ring 28. FIG. As a result, it is possible to further suppress the pressure applied during assembly from being applied to the protective ring 28 , so that damage to the protective ring 28 can be further suppressed.

また、本実施形態では、上記のように、保護リング28は、回転軸11の径方向における保護リング28の外表面28eの位置が、一対のスペーサー部材29の外表面29fと略同一の位置か、または、一対のスペーサー部材29の外表面29fよりも内側の位置となるように構成されている。これにより、回転軸11の半径方向において、モータロータ22bが、スペーサー部材29よりも突出することを抑制することができる。したがって、モータロータ22bおよびスペーサー部材29を回転軸11に取り付けた場合でも、回転軸11の半径方向における突出量を、スペーサー部材29の突出量に揃えることができる。その結果、モータステータ22aおよび磁気軸受ユニット21などを取り付けた際の回転軸11との隙間の大きさが略一定となるため、回転軸11を安定して回転させることができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the outer surface 28e of the protective ring 28 in the radial direction of the rotating shaft 11 is positioned substantially at the same position as the outer surfaces 29f of the pair of spacer members 29. Alternatively, it is configured to be positioned inside the outer surfaces 29 f of the pair of spacer members 29 . Accordingly, it is possible to prevent the motor rotor 22 b from projecting further than the spacer member 29 in the radial direction of the rotating shaft 11 . Therefore, even when the motor rotor 22 b and the spacer member 29 are attached to the rotating shaft 11 , the amount of protrusion of the rotating shaft 11 in the radial direction can be made the same as the amount of protrusion of the spacer member 29 . As a result, when the motor stator 22a, the magnetic bearing unit 21, and the like are attached, the size of the gap with respect to the rotating shaft 11 becomes substantially constant, so that the rotating shaft 11 can be rotated stably.

また、本実施形態では、上記のように、支持部材27は、円環形状を有している。これにより、たとえば、支持部材27が複数の部材を組み合わせることにより形成される構成と比較して、部品点数が増加することを抑制することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the support member 27 has an annular shape. Accordingly, it is possible to suppress an increase in the number of parts compared to a configuration in which the support member 27 is formed by combining a plurality of members, for example.

また、本実施形態では、上記のように、保護リング28は、非導電性の樹脂によって構成されている。これにより、たとえば、セラミックなどによって保護リングを形成する構成と比較して、保護リング28の重量が大きくなることを抑制することができる。その結果、保護リング28に渦電流が生じることを抑制しつつ、モータロータ22bの軽量化を図ることができる。 Moreover, in the present embodiment, as described above, the protection ring 28 is made of non-conductive resin. As a result, it is possible to prevent the weight of the protection ring 28 from increasing, for example, compared to a configuration in which the protection ring is formed of ceramic or the like. As a result, it is possible to reduce the weight of the motor rotor 22b while suppressing the occurrence of eddy currents in the protective ring 28. FIG.

また、本実施形態では、上記のように、保護リング28は、繊維強化プラスチックによって構成されている。これにより、たとえば、繊維が含まれていない樹脂によって保護リング28を構成する場合と比較して、保護リング28の機械的強度を大きくすることができる。その結果、保護リング28の軽量化を図りつつ、永久磁石26が飛散することを抑制することができる。 Moreover, in this embodiment, as described above, the protection ring 28 is made of fiber-reinforced plastic. As a result, the mechanical strength of the protective ring 28 can be increased, for example, as compared with the case where the protective ring 28 is made of resin that does not contain fibers. As a result, it is possible to reduce the weight of the protective ring 28 and prevent the permanent magnets 26 from scattering.

また、本実施形態では、上記のように、磁気軸受一体型モータ22は、軸方向を有する回転軸11を含むモータロータ22bと、モータロータ22bを回転駆動する回転力、および、モータロータ22bを磁気により支持する軸受力を付与するモータステータ22aと、を備え、モータロータ22bは、一対のスペーサー部材29と、回転軸11の外周に設けられ、組み立て時に軸方向に印加される圧力を、一対のスペーサー部材29を介して受け止めるための支持部材27と、支持部材27の外周を取り囲むように設けられた永久磁石26と、永久磁石26の外周において、一対のスペーサー部材29と軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する保護リング28と、を含み、支持部材27の回転軸11の軸方向における機械的強度は、保護リング28の軸方向における機械的強度よりも大きい。これにより、上記実施形態における真空ポンプ100と同様に、保護リング28に渦電流が生じることによる損失を低減することが可能な磁気軸受一体型モータ22を提供することができる。 Further, in the present embodiment, as described above, the magnetic bearing integrated motor 22 includes the motor rotor 22b including the rotating shaft 11 having an axial direction, the rotational force that rotationally drives the motor rotor 22b, and the motor rotor 22b that is magnetically supported. The motor rotor 22b includes a pair of spacer members 29 and a motor rotor 22b provided on the outer periphery of the rotating shaft 11, and the pressure applied in the axial direction during assembly is applied between the pair of spacer members 29. a support member 27 for receiving via the support member 27, a permanent magnet 26 provided so as to surround the outer periphery of the support member 27, and a pair of spacer members 29 provided on the outer periphery of the permanent magnet 26 so as not to contact with the pair of spacer members 29 in the axial direction. and a protective ring 28 having an annular shape, and the mechanical strength of the support member 27 in the axial direction of the rotating shaft 11 is greater than the mechanical strength of the protective ring 28 in the axial direction. Thus, like the vacuum pump 100 in the above embodiment, it is possible to provide the magnetic bearing integrated motor 22 capable of reducing loss due to eddy currents occurring in the protective ring 28 .

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments, and includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

(第1変形例)
たとえば、上記実施形態では、保護リング28の端部28aおよび端部28bがスペーサー部材29と非接触となる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、保護リング28の両端部(端部28aおよび端部28b)のいずれかがスペーサー部材29と非接触であれば、どちら一方の端部(端部28aまたは端部28b)は、スペーサー部材29と接触していてもよい。具体的には、図8に示すように、保護リング28の端面28dと、第3スペーサー部材29cの端面29eとが接触することにより、保護リング28とスペーサー部材29とが接触していてもよい。また、図示はしていないが、保護リング28の端面28cと、第2スペーサー部材29bの端面29dとが接触していてもよい。
(First modification)
For example, in the above-described embodiment, an example of a configuration in which the ends 28a and 28b of the protective ring 28 are out of contact with the spacer member 29 was shown, but the present invention is not limited to this. For example, if either end (end 28a or end 28b) of protective ring 28 is not in contact with spacer member 29, either end (end 28a or end 28b) is not in contact with spacer member 29. may be in contact with Specifically, as shown in FIG. 8, the protective ring 28 and the spacer member 29 may contact each other by contacting the end surface 28d of the protective ring 28 and the end surface 29e of the third spacer member 29c. . Also, although not shown, the end surface 28c of the protective ring 28 and the end surface 29d of the second spacer member 29b may be in contact with each other.

(第2変形例)
また、上記実施形態では、保護リング28の外表面28eと、スペーサー部材29の外表面29fとが略同一の位置となる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、保護リング28の外表面28eは、一対のスペーサー部材29の外表面29fよりも内側の位置となるように構成されていてもよい。具体的には、図9に示すように、回転軸11の回転中心11dから保護リング28の外表面28eまでの距離95が、回転軸11の回転中心11dからスペーサー部材29の外表面29fまでの距離94よりも小さくなるように構成されていてもよい。
(Second modification)
Further, in the above-described embodiment, the outer surface 28e of the protective ring 28 and the outer surface 29f of the spacer member 29 are positioned substantially at the same position, but the present invention is not limited to this. For example, the outer surface 28 e of the protective ring 28 may be configured to be located inside the outer surfaces 29 f of the pair of spacer members 29 . Specifically, as shown in FIG. 9, the distance 95 from the rotation center 11d of the rotating shaft 11 to the outer surface 28e of the protective ring 28 is the distance from the rotation center 11d of the rotating shaft 11 to the outer surface 29f of the spacer member 29. It may be configured to be smaller than distance 94 .

(第3変形例)
また、上記実施形態では、保護リング28の軸方向における長さ92が、支持部材27の長さ93よりも短くなる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図10に示すように、保護リング28の軸方向における長さ92が、支持部材27の長さ93よりも大きくなるように構成されていてもよい。具体的には、図10に示すように、回転軸11の回転中心11dから保護リング28の外表面28eまでの距離95が、回転軸11の回転中心11dからスペーサー部材29の外表面29fまでの距離94よりも大きくなるように構成されている場合に、保護リング28の軸方向における長さ92が、支持部材27の長さ93よりも大きくなるように構成されていてもよい。
(Third modification)
Further, in the above embodiment, an example of a configuration in which the axial length 92 of the protection ring 28 is shorter than the length 93 of the support member 27 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10 , the axial length 92 of the protective ring 28 may be greater than the length 93 of the support member 27 . Specifically, as shown in FIG. 10, the distance 95 from the rotation center 11d of the rotating shaft 11 to the outer surface 28e of the protective ring 28 is the distance from the rotation center 11d of the rotating shaft 11 to the outer surface 29f of the spacer member 29. When configured to be greater than the distance 94 , the axial length 92 of the protective ring 28 may be configured to be greater than the length 93 of the support member 27 .

(第4変形例)
また、上記実施形態では、モータロータ22bが1対のスペーサー部材29を含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図11に示すように、回転軸11は、回転軸11の一端11a側にリブ部11eを有しており、支持部材27の端面27cが、リブ部11eの端面11fに当接するように構成されていてもよい。また、スペーサー部材29がない場合でも、回転軸11に嵌め込まれる各部材の列の両端が、リブ部11eの端面11fおよびリング23と軸方向に接触するように挟み込み、軸方向の圧縮荷重を全体に加えた状態で固定すればよい。
(Fourth modification)
Moreover, although the example of the structure in which the motor rotor 22b includes a pair of spacer members 29 was shown in the above embodiment, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, the rotating shaft 11 has a rib portion 11e on the one end 11a side of the rotating shaft 11, and the end surface 27c of the support member 27 is arranged so as to abut on the end surface 11f of the rib portion 11e. may be configured. Moreover, even without the spacer member 29, both ends of the row of members fitted on the rotating shaft 11 are sandwiched so as to contact the end surface 11f of the rib portion 11e and the ring 23 in the axial direction, and the compressive load in the axial direction is applied to the entire body. It should be fixed in the state of being added to .

(第5変形例)
また、上記実施形態では、支持部材27が円環形状を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図12に示すように、支持部材27は、円弧形状を有する第1支持部材27eおよび第2支持部材27fにより構成されていてもよい。具体的には、回転軸11の外周に第1支持部材27eおよび第2支持部材27fを配置し、外周に永久磁石26および保護リング28を配置することにより、支持部材27として構成してもよい。
(Fifth modification)
Moreover, although the support member 27 showed the example of a structure which has a ring shape in the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, the support member 27 may be composed of a first support member 27e and a second support member 27f having arc shapes. Specifically, the supporting member 27 may be configured by arranging the first supporting member 27e and the second supporting member 27f on the outer circumference of the rotating shaft 11, and arranging the permanent magnet 26 and the protective ring 28 on the outer circumference. .

(その他の変形例)
また、上記実施形態では、保護リング28がCFRPによって構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、保護リング28は、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics:ガラス繊維強化プラスチック)、または、AFRP(Aramid Fiber Reinforced Plastics:アラミド繊維強化プラスチック)などの繊維強化プラスチックによって構成されていてもよい。また、保護リング28は、モータロータ22bの回転によって生じる遠心力によって永久磁石26が飛散することを抑制可能であれば、セラミックなど、繊維強化プラスチック以外の材料によって構成されていてもよい。しかし、セラミックなどによって保護リング28を構成する場合、繊維強化プラスチックによって保護リング28を構成する場合と比較して、保護リング28の重量が大きくなるため、保護リング28は、繊維強化プラスチックによって構成されることが好ましい。
(Other modifications)
Further, in the above-described embodiment, an example in which the protection ring 28 is made of CFRP is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the protective ring 28 may be made of fiber reinforced plastic such as GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics) or AFRP (Aramid Fiber Reinforced Plastics). The protective ring 28 may be made of a material other than fiber-reinforced plastic, such as ceramic, as long as it can prevent the permanent magnets 26 from scattering due to the centrifugal force generated by the rotation of the motor rotor 22b. However, when the protection ring 28 is made of ceramic or the like, the weight of the protection ring 28 is greater than when the protection ring 28 is made of fiber-reinforced plastic. Therefore, the protection ring 28 is made of fiber-reinforced plastic. preferably.

また、上記実施形態では、回転軸11に対して磁気軸受ユニット21を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、磁気軸受ユニット21を設けない構成であってもよい。磁気軸受ユニット21を設けない場合、磁気軸受ユニット21の代わりに、メカニカルベアリングを設けてもよい。 Moreover, in the above-described embodiment, an example of a configuration in which the magnetic bearing unit 21 is provided for the rotating shaft 11 was shown, but the present invention is not limited to this. For example, the configuration may be such that the magnetic bearing unit 21 is not provided. If the magnetic bearing unit 21 is not provided, a mechanical bearing may be provided instead of the magnetic bearing unit 21 .

また、上記実施形態では、磁気軸受ユニット21が第1ラジアル磁気軸受40と、スラスト磁気軸受60とを含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1ラジアル磁気軸受40と、スラスト磁気軸受60とが、別々に設けられていてもよい。 Moreover, although the magnetic bearing unit 21 has shown the example of the structure containing the 1st radial magnetic bearing 40 and the thrust magnetic bearing 60 in the said embodiment, this invention is not limited to this. For example, the first radial magnetic bearing 40 and the thrust magnetic bearing 60 may be provided separately.

また、上記実施形態では、永久磁石26が、直接接触した状態で支持部材27に設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石26が接着剤などにより、間接的に接触した状態で支持部材27に設けられる構成でもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example of a configuration in which the permanent magnets 26 are provided on the support member 27 in direct contact with each other has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the permanent magnets 26 may be provided on the support member 27 in an indirect contact with an adhesive or the like.

[態様]
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Aspect]
It will be appreciated by those skilled in the art that the exemplary embodiments described above are specific examples of the following aspects.

(項目1)
軸方向を有する回転軸を含むロータと、
前記回転軸に設けられた回転翼と、
前記ロータを回転駆動する回転力、および、前記ロータを磁気により支持する軸受力を付与するコイルを含む磁気軸受一体型ステータと、を備え、
前記ロータは、
一対のスペーサー部材と、
前記回転軸の外周に設けられ、組み立て時に前記軸方向に印加される圧力を、前記一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、
前記支持部材の外周を取り囲むように設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周において、前記一対のスペーサー部材と前記軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、
前記支持部材の前記回転軸の前記軸方向における機械的強度は、前記保護リングの前記軸方向における機械的強度よりも大きい、真空ポンプ。
(Item 1)
a rotor including a rotating shaft having an axial direction;
a rotary blade provided on the rotary shaft;
a magnetic bearing integrated stator including a coil that applies a rotational force that rotationally drives the rotor and a bearing force that magnetically supports the rotor;
The rotor is
a pair of spacer members;
a support member provided on the outer periphery of the rotating shaft for receiving pressure applied in the axial direction during assembly via the pair of spacer members;
a permanent magnet provided to surround the outer periphery of the support member;
a non-conductive protective ring having an annular shape provided in non-contact with the pair of spacer members in the axial direction on the outer periphery of the permanent magnet;
The vacuum pump, wherein the mechanical strength of the rotating shaft of the support member in the axial direction is greater than the mechanical strength of the protection ring in the axial direction.

(項目2)
前記支持部材の前記軸方向における第1長さは、前記保護リングの前記軸方向における第2長さよりも大きい、項目1に記載の真空ポンプ。
(Item 2)
A vacuum pump according to item 1, wherein the first axial length of the support member is greater than the second axial length of the protective ring.

(項目3)
前記保護リングは、前記保護リングの前記軸方向における一方側の端部が、前記永久磁石の一方側の端部と、前記支持部材の一方側の端部との間となる位置で、かつ、前記保護リングの前記軸方向における他方側の端部が、前記永久磁石の他方側の端部と、前記支持部材の他方側の端部との間となる位置に配置されている、項目2に記載の真空ポンプ。
(Item 3)
The protection ring is positioned such that one end of the protection ring in the axial direction is between one end of the permanent magnet and one end of the support member, and Item 2, wherein the other end of the protective ring in the axial direction is disposed between the other end of the permanent magnet and the other end of the support member. Vacuum pump as described.

(項目4)
前記一対のスペーサー部材は、前記支持部材を挟むように配置されており、
前記支持部材は、前記軸方向における両端面が、それぞれ、前記一対のスペーサー部材と接触しており、前記保護リングは、前記軸方向における少なくとも一方の端面が、前記一対のスペーサー部材の少なくとも一方と非接触である、項目1に記載の真空ポンプ。
(Item 4)
The pair of spacer members are arranged to sandwich the support member,
Both end faces in the axial direction of the support member are in contact with the pair of spacer members, respectively, and at least one end face of the protective ring in the axial direction is in contact with at least one of the pair of spacer members. A vacuum pump according to item 1, which is non-contact.

(項目5)
前記保護リングは、前記回転軸の径方向における前記保護リングの外表面の位置が、前記一対のスペーサー部材の外表面と略同一の位置か、または、前記一対のスペーサー部材の外表面よりも内側の位置となるように構成されている、項目4に記載の真空ポンプ。
(Item 5)
In the protective ring, the position of the outer surface of the protective ring in the radial direction of the rotating shaft is substantially the same as the outer surface of the pair of spacer members, or the outer surface of the pair of spacer members is positioned inside. 5. The vacuum pump of item 4, wherein the vacuum pump is configured to be in the position of

(項目6)
前記支持部材は、円環形状を有している、項目1に記載の真空ポンプ。
(Item 6)
A vacuum pump according to item 1, wherein the support member has an annular shape.

(項目7)
前記保護リングは、非導電性の樹脂によって構成されている、項目1に記載の真空ポンプ。
(Item 7)
A vacuum pump according to item 1, wherein the protective ring is made of non-conductive resin.

(項目8)
前記保護リングは、繊維強化プラスチックによって構成されている、項目7に記載の真空ポンプ。
(Item 8)
8. Vacuum pump according to item 7, wherein the protection ring is made of fiber-reinforced plastic.

(項目9)
軸方向を有する回転軸を含むロータと、
前記ロータを回転駆動する回転力、および、前記ロータを磁気により支持する軸受力を付与するコイルを含む磁気軸受一体型ステータと、を備え、
前記ロータは、
一対のスペーサー部材と、
前記回転軸の外周に設けられ、組み立て時に前記軸方向に印加される圧力を、前記一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、
前記支持部材の外周を取り囲むように設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周において、前記一対のスペーサー部材と前記軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、
前記支持部材の前記回転軸の前記軸方向における機械的強度は、前記保護リングの前記軸方向における機械的強度よりも大きい、磁気軸受一体型モータ。
(Item 9)
a rotor including a rotating shaft having an axial direction;
a magnetic bearing integrated stator including a coil that applies a rotational force that rotationally drives the rotor and a bearing force that magnetically supports the rotor;
The rotor is
a pair of spacer members;
a support member provided on the outer periphery of the rotating shaft for receiving pressure applied in the axial direction during assembly via the pair of spacer members;
a permanent magnet provided to surround the outer periphery of the support member;
a non-conductive protective ring having an annular shape provided in non-contact with the pair of spacer members in the axial direction on the outer circumference of the permanent magnet;
The magnetic bearing integrated motor, wherein the mechanical strength of the support member in the axial direction of the rotating shaft is greater than the mechanical strength of the protection ring in the axial direction.

(項目10)
前記支持部材の前記軸方向における第1長さは、前記保護リングの前記軸方向における第2長さよりも大きい、項目9に記載の磁気軸受一体型モータ。
(Item 10)
10. The magnetic bearing integrated motor according to item 9, wherein a first length of the support member in the axial direction is greater than a second length of the protection ring in the axial direction.

11 回転軸
13 回転翼
22 磁気軸受一体型モータ
22a モータステータ(磁気軸受一体型ステータ)
22b モータロータ(ロータ)
24 モータコイル(コイル)
26 永久磁石
26a 端部(永久磁石の一方側の端部)
26b 端部(永久磁石の他方側の端部)
27 支持部材
27a 端部(支持部材の一方側の端部)
27b 端部(支持部材の他方側の端部)
27c 端面(支持部材の一方側の端面)
27d 端面(支持部材の他方側の端面)
28 保護リング
28a 端部(保護リングの一方側の端部)
28b 端部(保護リングの他方側の端部)
28c 端面(保護リングの一方側の端面)
28d 端面(保護リングの他方側の端面)
29 一対のスペーサー部材
29d 端面(スペーサー部材の一方側の端面)
29e 端面(スペーサー部材の他方側の端面)
51 第2コイル(コイル)
92 長さ(第2長さ)
93 長さ(第1長さ)
100 真空ポンプ
REFERENCE SIGNS LIST 11 rotating shaft 13 rotor blade 22 magnetic bearing integrated motor 22a motor stator (magnetic bearing integrated stator)
22b motor rotor (rotor)
24 motor coil (coil)
26 permanent magnet 26a end (end on one side of permanent magnet)
26b end (end on the other side of the permanent magnet)
27 support member 27a end (end on one side of support member)
27b end (end on the other side of the support member)
27c end face (end face on one side of support member)
27d end face (end face on the other side of the support member)
28 protection ring 28a end (end on one side of protection ring)
28b end (other end of protective ring)
28c end face (end face on one side of protective ring)
28d end face (end face on the other side of the protective ring)
29 pair of spacer members 29d end face (end face on one side of spacer member)
29e end face (end face on the other side of the spacer member)
51 second coil (coil)
92 length (second length)
93 length (first length)
100 vacuum pump

Claims (10)

軸方向を有する回転軸を含むロータと、
前記回転軸に設けられた回転翼と、
前記ロータを回転駆動する回転力、および、前記ロータを磁気により支持する軸受力を付与するコイルを含む磁気軸受一体型ステータと、を備え、
前記ロータは、
一対のスペーサー部材と、
前記回転軸の外周に設けられ、組み立て時に前記軸方向に印加される圧力を、前記一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、
前記支持部材の外周を取り囲むように設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周において、前記一対のスペーサー部材と前記軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、
前記支持部材の前記回転軸の前記軸方向における機械的強度は、前記保護リングの前記軸方向における機械的強度よりも大きい、真空ポンプ。
a rotor including a rotating shaft having an axial direction;
a rotary blade provided on the rotary shaft;
a magnetic bearing integrated stator including a coil that applies a rotational force that rotationally drives the rotor and a bearing force that magnetically supports the rotor;
The rotor is
a pair of spacer members;
a support member provided on the outer periphery of the rotating shaft for receiving pressure applied in the axial direction during assembly via the pair of spacer members;
a permanent magnet provided to surround the outer periphery of the support member;
a non-conductive protective ring having an annular shape provided in non-contact with the pair of spacer members in the axial direction on the outer periphery of the permanent magnet;
The vacuum pump, wherein the mechanical strength of the rotating shaft of the support member in the axial direction is greater than the mechanical strength of the protection ring in the axial direction.
前記支持部材の前記軸方向における第1長さは、前記保護リングの前記軸方向における第2長さよりも大きい、請求項1に記載の真空ポンプ。 2. The vacuum pump of claim 1, wherein the first axial length of the support member is greater than the second axial length of the protective ring. 前記保護リングは、前記保護リングの前記軸方向における一方側の端部が、前記永久磁石の一方側の端部と、前記支持部材の一方側の端部との間となる位置で、かつ、前記保護リングの前記軸方向における他方側の端部が、前記永久磁石の他方側の端部と、前記支持部材の他方側の端部との間となる位置に配置されている、請求項2に記載の真空ポンプ。 The protection ring is positioned such that one end of the protection ring in the axial direction is between one end of the permanent magnet and one end of the support member, and 3. The other end of the protective ring in the axial direction is arranged at a position between the other end of the permanent magnet and the other end of the support member. The vacuum pump described in . 前記一対のスペーサー部材は、前記支持部材を挟むように配置されており、
前記支持部材は、前記軸方向における両端面が、それぞれ、前記一対のスペーサー部材と接触しており、前記保護リングは、前記軸方向における少なくとも一方の端面が、前記一対のスペーサー部材の少なくとも一方と非接触である、請求項1に記載の真空ポンプ。
The pair of spacer members are arranged to sandwich the support member,
Both end faces in the axial direction of the support member are in contact with the pair of spacer members, respectively, and at least one end face of the protective ring in the axial direction is in contact with at least one of the pair of spacer members. 2. The vacuum pump of claim 1, which is non-contact.
前記保護リングは、前記回転軸の径方向における前記保護リングの外表面の位置が、前記一対のスペーサー部材の外表面と略同一の位置か、または、前記一対のスペーサー部材の外表面よりも内側の位置となるように構成されている、請求項4に記載の真空ポンプ。 In the protective ring, the position of the outer surface of the protective ring in the radial direction of the rotating shaft is substantially the same as the outer surface of the pair of spacer members, or the position is inner than the outer surfaces of the pair of spacer members. 5. The vacuum pump of claim 4, wherein the vacuum pump is configured to be in a position of 前記支持部材は、円環形状を有している、請求項1に記載の真空ポンプ。 2. The vacuum pump of claim 1, wherein said support member has an annular shape. 前記保護リングは、非導電性の樹脂によって構成されている、請求項1に記載の真空ポンプ。 2. The vacuum pump according to claim 1, wherein said protective ring is made of non-conductive resin. 前記保護リングは、繊維強化プラスチックによって構成されている、請求項7に記載の真空ポンプ。 8. The vacuum pump according to claim 7, wherein said protective ring is made of fiber reinforced plastic. 軸方向を有する回転軸を含むロータと、
前記ロータを回転駆動する回転力、および、前記ロータを磁気により支持する軸受力を付与するコイルを含む磁気軸受一体型ステータと、を備え、
前記ロータは、
一対のスペーサー部材と、
前記回転軸の外周に設けられ、組み立て時に前記軸方向に印加される圧力を、前記一対のスペーサー部材を介して受け止めるための支持部材と、
前記支持部材の外周を取り囲むように設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周において、前記一対のスペーサー部材と前記軸方向に非接触に設けられた円環形状を有する非導電性の保護リングと、を含み、
前記支持部材の前記回転軸の前記軸方向における機械的強度は、前記保護リングの前記軸方向における機械的強度よりも大きい、磁気軸受一体型モータ。
a rotor including a rotating shaft having an axial direction;
a magnetic bearing integrated stator including a coil that applies a rotational force that rotationally drives the rotor and a bearing force that magnetically supports the rotor;
The rotor is
a pair of spacer members;
a support member provided on the outer periphery of the rotating shaft for receiving pressure applied in the axial direction during assembly via the pair of spacer members;
a permanent magnet provided to surround the outer periphery of the support member;
a non-conductive protective ring having an annular shape provided in non-contact with the pair of spacer members in the axial direction on the outer periphery of the permanent magnet;
The magnetic bearing integrated motor, wherein the mechanical strength of the rotating shaft of the support member in the axial direction is greater than the mechanical strength of the protection ring in the axial direction.
前記支持部材の前記軸方向における第1長さは、前記保護リングの前記軸方向における第2長さよりも大きい、請求項9に記載の磁気軸受一体型モータ。 10. The magnetic bearing integrated motor according to claim 9, wherein a first length of said support member in said axial direction is greater than a second length of said protection ring in said axial direction.
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